JP2571361B2 - 自動変速装置による変速方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は車両情報に基づき決定された変速段に変速機
のギア列を自動切換えする自動変速装置を用いた変速方
法に関する。

（従来の技術） 車両の動力伝達系内の変速機のギヤ位置を自動切換え
する自動変速装置（特願昭59−50747号の明細書及び図
面に開示される）が知られている。この自動変速装置は
車両情報に基づき、あらかじめ内蔵する車両の始動、発
進、変速の各制御プログラムに沿ってクラッチ、変速機
及び燃料供給量調整装置を制御する。

特に、変速時において、自動変速装置の自動変速コン
トローラは、まず、変速スイッチにより指定された変速
段や、変速段選択マップを用いて車両情報に基づき決定
した最適変速段を変速目標の変速段として決定する。そ
して、この目標変速段にギヤ位置を自動変速すべく自動
変速コントローラは、たとえば、第５図に示すようなシ
フトダウン制御を行なう。この場合、自動変速コントロ
ーラは、まず、時点T1でクラッチを切り（クラッチスト
ロークSc及びこれに対応するクラッチエア圧Paが上昇す
る）、この後、エンジン回転数Neをホールドし、その間
にギヤシフトユニットを作動させてクラッチ出力軸回転
数Nclを車速に応じた値に引き上げる。即ち、目標変速
段にギヤ位置を合わせるべく、まず、ギヤ位置を一旦ニ
ュートラルラインに戻し、直ちに目標変速段のギヤ列を
噛合させる。この時、変速機のメインシャフト側の回転
に一致すべくカウンタシャフト側の回転はシンクロ機構
の働きにより引き上げられるというNcl引き上げ域F1に
時間を要し、しかも、その後の半クラッチ域F2でエンジ
ン回転数Neを徐々に引き上げ、これをクラッチ出力軸回
転数Nclに合わせる操作がなされ、両回転が一致と見似
される時点T3の後、完全にクラッチが接合され、シフト
ダウン制御が終了する。

（発明が解決しようとする問題点） このように、従来の変速方法ではクラッチ出力軸回転
数Nclの引き上げ域F1が比較的長く、しかも、これに続
く半クラッチ作動域F2もかなりの時間を要する。

このように、従来の変速方法では変速に要する時間で
あるクラッチ断よりクラッチ接合までのシフトダウン時
間TAが比較的長く、この短縮が望まれている。

本発明の目的はシフトダウン時間を従来より短縮でき
る自動変速装置による変速方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的を達成するため、本発明方法は、車両のエ
ンジンと変速機との間のクラッチを断接操作するクラッ
チ制御手段と、上記エンジンの回転を操作する燃料供給
量調整手段と、上記変速機のギヤ位置を変速すべき目標
変速段に切換えるギヤ位置切換手段と、上記クラッチ制
御手段、燃料供給量調整手段及びギヤ位置切換手段を変
速時に制御する自動変速コントローラとを用い、上記目
標変速段が規定変速段よりの低変速段であると共に各変
速段毎に設定された規定車速以上のシフトダウン時にの
み、先のクラッチ段接操作の際にクラッチ出力軸回転を
所定値に引き上げ、連続する後のクラッチ段接操作の際
に目標変速段にギヤ位置を合わせる操作を行なうことを
特徴としている。

（作用） 本発明方法では、シフトダウン時であり、目標変速段
が規定変速段よりも低変速段であり、現車速が各変速段
毎に設定された規定車速以上の時をシンクロ仕事量が大
きい時とし、このダブルクラッチ操作条件下において、
先のクラッチ断接操作間にクラッチ出力軸の回転を引き
上げておき、後のクラッチ断接操作時に目標変速段にギ
ヤ位置を合わせ、その後で車軸側に連結しているクラッ
チ出力軸の回転とエンジン回転とを合わせクラッチを接
合する。このため、シンクロ仕事量が大きい条件下での
みダブルクラッチ操作が行われることと成り、先に行な
われるクラッチ出力軸単独時におけるその回転の引き上
げや、車軸側に連結した後のクラッチ出力軸とエンジン
との回転合せに要する時間はそれぞれ短時間で済む。

（実 施 例） 本発明の適用された自動変速装置による変速方法に用
いられる自動変速装置の一例を第１図に示した。

この自動変速装置は、ディーゼルエンジン（以後単に
エンジンと記す）１を備えた車両を、始動、発進及び変
速制御することができる。エンジン１は燃料供給量調整
装置としての電子ガハナコントローラ２及びこれにより
操作される燃料噴射ポンプ３を装着している。この燃料
噴射ポンプ３は電子ガバナコントローラ２からの作動信
号により作動する電磁アクチュエータ４によりラック30
1が操作され、燃料調整される。エンジン１には乾式摩
擦クラッチ（以後単にクラッチと記す）５とギヤシフト
ユニット６を備えた変速機７が順次接続される。

クラッチ５はこの断接状態を連続的に変化させるクラ
ッチ制御手段を備える。このクラッチ制御手段はクラッ
チアクチュエータとしてのエアシリンダ８及びクラッチ
エア系を備える。クラッチエア系はエアタンク11よりエ
アシリンダ８に対し２つの電磁弁9,10を用い給排する。
即ち、クラッチを切る場合、常開の電磁弁９をオンして
閉じ、常閉の電磁弁10をオンして開く。そして、クラッ
チを接合方向に徐々に戻す場合、電磁弁10をオフして閉
じ電磁弁９を所定のデューティ比で作動させる。

変速機のギヤ位置切換手段としてのギヤシフトユニッ
ト６には複数（第１図には１つのみ示した）の電磁バル
ブ12と、このバルブによりエアタンク11の高圧エアが給
排されるパワーシリンダ（図示せず）とが装備され、こ
れらにより変速機のギヤ列の噛合態様を切換えることが
できる。ギヤシフトユニット６にはギヤ位置を検出する
ギヤ位置センサ13が対設される。

電子ガバナコントローラ２は自動変速コントローラ14
からの負荷信号である電圧値に基づき適確なレベルの駆
動信号を電磁アクチュエータ４に出力する。

自動変速コントローラ14及び電子ガバナコントローラ
２は共にマイクロコンピュータからなり、特に、自動変
速コントローラ14には、変速スイッチ15より、第２図に
示す各レンジ毎の変速信号が、アクセル開度センサ16よ
り、アクセル開度信号がそれぞれ入力される。しかも、
エンジン回転数を出力するエンジン回転センサ17、クラ
ッチ出力軸18の回転数を出力するクラッチ回転センサ1
9、車速信号を出力する車速センサ20、エキブレスイッ
チ21、サービスブレーキスイッチ22も接続される。

自動変速コントローラ14のメモリには、第３図、第７
図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、第８図に示すような制御プ
ログラムの他に、クラッチ操作時に用いるアクセル開度
に対応したデューティ比を求めるデータテーブル（図示
せず）や、変速信号に対応したギヤシフトユニットの電
磁バルブ12への作動信号の出力データテーブル（図示せ
ず）や、車速とアクセル開度とより変速段を選択する複
数のデータテーブル（図示せず）やその他の規定値等が
それぞれ記憶処理される。

このような、第１図に示した自動変速装置を用いて、
本発明方法を実施する場合を自動変速コントローラ14の
制御プログラムと共に説明する。なお、第３図中の符号
Ｃ、第７図中の符号Ｄ及び第８図中の符号Ｅは制御ステ
ップをそれぞれ示す。

第３図のメインルーチンにおいて、制御プログラムが
スタートすると、各部の点検、入力信号の読み取り、そ
の他の前処理に基づき、エンジンの始動処理がなされる
（ステップ１）。エンジン始動後はステップ２において
車速が規定値（例えば２乃至3km/h）以下か以上かの車
両の停止、走行の判断をする。ここで停止であるとステ
ップ３に進み、走行であるとステップ４に進む。

発進処理では、まず、両電磁弁9,10に作動信号を出力
し、クラッチを切り、変速機のギヤ位置を発進段に切換
え、アクセル開度が規定値を上回った時点でクラッチを
接合方向に徐々に戻し、エンジン回転とクラッチ出力軸
の回転を徐々に近づけ、両回転が一致した時点でクラッ
チを完全接合させるという発進制御を行ないリターンす
る。

他方、走行時にはステップ４に進み変速処理がなさ
れ、この変速用サブルーチンを第７図及び第８図に示し
た。この変速処理時に本発明方法が実行される。

第７図（ａ）に示す変速処理においては、まず、ステ
ップ１でエア圧等のチェックに基づきブレーキフェイル
が判断され、ブレーキ系の故障が確認されると後述のチ
ェック24に進みシフトダウンを強制的に行ない、Noでス
テップ２へ進む。ステップ２では変速信号に基づき、自
動選択変速レンジであるPw（加速性を重視した変速段選
択マップに基づき変速段を選択する）やＤ（経済性を重
視した変速段選択マップに基づき変速段を選択する）で
はステップ３に、指定変速段レンジでは第７図（ｂ）に
示すステップ４に、リバースレンジでは第７図（ｃ）に
示すステップ５に、いずれでもない場合はステップ６に
それぞれ進む。

ステップ３ではエキブレ使用中か否かを判断し、非使
用時にはステップ７で一般用変速段選択マップを選ぶ。
使用時で、かつ、サービスブレーキオン時にはステップ
８より９に進んでエキブレ兼サービスブレーキ時用変速
段選択マップを、エキブレのみの時にはステップ９でエ
キブレ時用変速段選択マップをそれぞれ選ぶ（ステップ
10）。このようなマップ選択後、いずれもステップ11に
進み、車速やアクセル開度に基づき目標変速段となる最
適変速段を決定する。そして現段と最適変速段が同じだ
と、ステップ12よりステップ13に、違うとステップ14で
シフトアップか否かの判断に入る。シフトアップである
とステップ15において現在のラック301の位置を読み、
ステップ16でシフトアップによってもなお走行抵抗に打
ち勝つだけの駆動力があるか否かを判断する。走行抵抗
が大きいと、即ち、シフトアップが不適当であると、ス
テップ13に、シフトアップが適応だとステップ17（第７
図（ｂ）参照）に進む。

ここでステップ14よりNo側、即ちステップ18に進む
と、ここでエキブレを使用していればステップ17へ、使
用していないと更に、サービスブレーキをオンしている
か判断し、使用していない（シフトダウン側であること
より緩い下り坂と見似される）と同じくステップ17へ、
使用していると（急な下り坂と見似される）ステップ19
よりステップ20へ進む。ここで５速以下のシフトダウン
であるとステップ13に進み、クラッチが離れていると、
ステップ21へ、離れてないとリターンする。即ち、ステ
ップ20より13に進む時には５速以下のシフトダウンを阻
止し、これによりエンジンブレーキの作動時間の確保を
優先させる。

ステップ２よりステップ４に進むと、ここで現段と指
定された変速段（１乃至５速段）が同じだとステップ13
に、違うとステップ22に進む。ここでＤレンジからのシ
フトダウンか否かを判断し、YESでステップ23へ、Noで
ステップ17へと進む。ステップ23では、まず、シフトダ
ウンによりオーバーラン車速内に入るか否かを判断し、
オーバーランだとステップ13へ、そうでないと、現エン
ジン回転数Neをホールドすべく、電子ガバナコントロー
ラに擬似負荷信号としての擬似電圧を出力する。そし
て、ステップ25でクラッチを切り、目標変速段を現段よ
り１段低い変速段と決定し、ステップ26より27に進み、
このシフトダウンが５速以下のシフトダウンか否かを判
断する。５速以上であればステップ28に進み、ギヤシフ
トユニット６を作動させて、ギヤ位置を目標変速段に切
換え、ステップ21に進む。

ステップ22等よりステップ17に達すると、ここでシフ
トアップか否かの判断をし、シフトアップではステップ
29へ、指定変速段よりのシフトダウンではステップ30へ
進む。シフトアップではステップ29,31,32と進んで、エ
ンジン回転数Neをアイドル回転に戻す操作をし、クラッ
チを切り、目標変速段をチェンジレバーの指定段に決定
し、ステップ27に達する。なお、ステップ30ではシフト
ダウンによりオーバーラン以内のエンジン回転に収まる
か否かを判断し、収まらないときはステップ33に進んで
ウオーニングランプ（図示せず）を点灯させシフトダウ
ンを阻止し、リターンする。収まる時はステップ34に進
み、ここではステップ24と同じくエンジン回転数Neをホ
ールドし、ステップ31に進む。

ステップ27では５速以下のシフトダウン時であるとス
テップ35に、そうでないとステップ28に進む。ステップ
35では各変速段での規定車速V1〜V5を設定するマップ相
当の特性線図（第４図参照）に沿って算出し、現車速が
規定車速を上回るとステップ36のダブルクラッチ処理
に、そうでないとステップ28に進む。

ここでダブルクラッチ処理を行なうか否かの条件とし
て、５速以下を目標変速段とし、現車速が各変速段での
規定車速を上回る時としたのは、５速を上回る高変速段
では変速比が比較的小さく、変速時のシンクロ仕事量も
小さくなるためであり、更に、規定車速以下ではシンク
ロ仕事量が小さくなるためである。

即ち、シンクロ仕事量が小さい通常のシフトダウン状
況下では短時間の円滑な変速が可能であり、第５図に示
したようなシフトダウン時間TAも短くなる。そこで、あ
えてダブルクラッチ処理を行なうとすると、その時のシ
フトダウン時間TB（第６図参照）の方がかえって長くな
ってしまう。このため、ダブルクラッチ処理を行なう条
件を、目標変速段が規定変速段よりも低変速段で、規定
車速以上のシンクロ仕事量が大きいシフトダウン状況下
と設定した。

ステップ35で、たとえば、３速より２速へのシフトダ
ウンとすると、車速Vaが２における規定車速V2より大き
いことよりステップ36へ進む。逆に、車速がVbとする
と、V2＞Vbであることよりステップ28側へ進む（第４図
参照）。

ここで、ダブルクラッチ処理に関するサブルーチンを
第８図及び第６図に沿って説明する。

ここではすでに時点T1でクラッチが切られており、ま
ず、ステップ１で現クラッチ回転数に基づきシフトダウ
ン後の目標クラッチ回転数を、あらかじめ記憶処理され
ている係数αより算出して決定する。ステップ２ではこ
の決定された目標クラッチ回転数Nclが規定値（ここで
は2300rpmとしている）より大きければ目標クラッチ回
転数を修正して2300rpmとして再決定し、小さければス
テップ４にそのまま進む。ここではギヤ位置をニュート
ラルとする信号を出力し、ステップ５でニュートラルへ
のシフト開始の判断、即ち現変速段で発しているギヤ位
置信号（SH信号）が断たれるの待ち、ステップ６、ステ
ップ７へと進む。そして時点T4でクラッチ接合信号を出
力し、直後にアクセル開度を100％としてエンジン回転
を上昇させるべく擬似電圧を出力する。これにより、ク
ラッチの接合に沿ってクラッチ出力軸（この時、クラッ
チ出力軸18は変速機のカウンタシャフト701に連結し、
メインシャフト702側とはフリー状態にある）の回転数N
clも急増する。この後ステップ８でクラッチ出力軸回転
数Nclが目標クラッチ回転数になるのを待ち、ステップ
９に進み、クラッチ出力軸回転相当の電圧を出力する。
そして時点T5でクラッチ完全接合点を通り、時点T6で後
のクラッチ断操作に入る（ステップ10）。続いてステッ
プ11でギヤ位置を目標変速段に切換え操作し、リターン
する。

ダブルクラッチのサブルーチン等より第７図（ｂ）に
おけるステップ21に達すると、ここではクラッチ出力軸
18と常時連結されたカウンタシャフト701にメインシャ
フト701及び車軸側が連結されており、このクラッチ出
力軸の回転数Ncl相当の擬似電圧を出力する。この後、
ステップ37,38,39へと進み、クラッチを半クラッチ直前
位置（LE点）まで戻し、再度クラッチ出力軸回転相当の
擬似電圧を出力し、アクセル開度に応じたデューティ比
で電磁弁９を作動させクラッチを半クラッチ状態に保
ち、ステップ40へ進む。第７図（ｃ）に示すように、こ
こでは、クラッチ出力軸回転即ち、車速が規定値以下と
低く、かつ、車速も低下を更に続けていると、即ち、ス
テップ40,41よりYES側へ進むと発進処理に切換えられ
る。逆に、車速低下がなければ変速処理側の制御を保
ち、ステップ41より、あるいはステップ40より42へ進
み、エンジン回転数Neとクラッチ出力軸回転数Nclの差
より同期時点が判断され、同期されてないとステップ38
へ戻り同期を待つ。時点T3で同期すると、ステップ43,4
4へと進み、クラッチを接合し、擬似電圧を解除する。

ステップ２よりステップ５へ進む場合、即ち、規定車
速以上にかかわらず誤操作によりリバースレンジにチェ
ンジレバーが切換えられた場合、第７図（ｃ）に示すよ
うに、まず、現ギヤ位置がリバースであるとステップ13
へ、そうでないと続いてステップ45でニュートラルか否
か判断し、ギヤ位置がニュートラルだとステップ46へ、
そうでないとステップ47へ進む。ステップ47ではアイド
ル用擬似電圧を出力し、ステップ48,49,46へと進み、ク
ラッチを切り、ギヤ位置をニュートラルラインに保持
し、誤操作をウオーニングランプ（図示せず）により知
らせ、この後、ステップ43へと進む。

ステップ２よりステップ６へ進む場合、即ち、チェン
ジレバーがいずれのレンジにもないあるいはニュートラ
ルにある場合、まず、ここで規定時間ｔ内にレバーが動
けばステップ２へ戻り、動かなければステップ50での現
ギヤ位置がニュートラル段か否かを判断する。ニュート
ラルではステップ13へそうでないとステップ51,52,53へ
と進み、アイドル用擬似電圧を出力し、クラッチを切
り、ギヤ位置をニュートラルラインに保ち、ステップ43
へと進むことになる。

（発明の効果） 本発明方法によれば、規定変速段よりも低変速であ
り、かつ、規定車以上のシフトダウン時にダブルクラッ
チ操作をすることにより、現ギヤ位置を目標変速段に切
換えるため、従来のようにクラッチ出力軸回転引き上げ
域F1や半クラッチ域F2が長くなることがなく、極く短時
間で済み、シフトダウン時間TB（第６図参照）が従来値
TAより短かくなる。なお実測によれば、TA値2.4秒に対
し、TB値1.8秒のデータを得ている。このため、シフト
ダウンを素早く行なえる上にエンジンブレーキ作動時間
が変速により失なわれるということも低減され、特に、
シンクロ仕事量が少ないシフトダウン時にダブルクラッ
チ操作を行なって、かえって変速時間が長くなるとうい
ことを防止でき、ダブルクラッチ操作のメリットを効率
良く享受できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実行に用いられる自動変速装置の
概略構成図、第２図は同上装置の変速機のシフトパター
ン図、第３図、第７図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、第８図
は同上装置の内蔵する制御プログラムのフローチャート
であり、本発明方法の工程をも表示する図、第４図は同
上装置により行なわれるシフトダウン時の車速−エンジ
ン回転数線図、第５図は従来のシフトダウンの経時的説
明線図、第６図は本発明方法によるシフトダウンの経時
的説明線図をそれぞれ示している。 １……エンジン、２……電子ガバナコントローラ、４…
…電磁アクチュエータ、５……クラッチ、６……ギヤシ
フトユニット、７……変速機、８……エアシリンダ、9,
10……電磁弁、14……自動変速コントローラ。

フロントページの続き (72)発明者 福島 滋樹 東京都大田区下丸子４丁目21番１号 三 菱自動車工業株式会社東京自動車製作所 丸子工場内 (56)参考文献 実開 昭59−68850（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両のエンジンと変速機との間のクラッチ
   を断接操作するクラッチ制御手段と、上記エンジンの回
   転を操作する燃料供給量調整手段と、上記変速機のギア
   位置を変速すべき目標変速段に切換えるギア位置切換手
   段と、上記クラッチ制御手段、燃料供給量調整手段及び
   ギア位置切換手段を変速時に制御する自動変速コントロ
   ーラとを用い、上記目標変速段が規定変速段よりも低変
   速段であると共に各変速段毎に設定された規定車速以上
   のシフトダウン時にのみ、先のクラッチ断接操作の際に
   クラッチ出力軸回転を所定値に引き上げ、連続する後の
   クラッチ断接操作の際に目標変速段にギア位置を合わせ
   る操作を行なうことを特徴とした自動変速装置による変
   速方法。